CN112611133A - 一种回热制冷机及采用该回热制冷机的冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回热式制冷机及采用该回热式制冷机的冰箱，所述的回热式制冷机(2)的非低温部分用绝热材料(24)包覆住，并通过热管、泵或蒸汽循环制冷机等将非低温部分的热量带走。将该改进后的回热制冷机用于冰箱制冷。与现有技术相比，本发明将回热式制冷机的非低温部分包裹起来，从而可使其容易放到需要的地方，具有便于安装的优点。

Description

一种回热制冷机及采用该回热制冷机的冰箱

技术领域

本发明涉及一种冰箱，尤其是涉及一种回热制冷机及采用该回热制冷机的冰箱。

背景技术

冰箱是保持恒定低温的一种制冷设备，也是一种使食物或其他物品保持恒定低温冷态的民用产品。家用冰箱通常为两门冰箱或三门冰箱，冰箱内部分为两个或三个不同温度的存储室，无论两门冰箱、三门冰箱甚至更多门的冰箱，现有的家用冰箱均包括一个温度在-15℃左右的冷冻室，和一个温度在6℃左右的冷藏室，其他存储室为温度介于二者之间的保鲜或果蔬贮藏室；这种家用冰箱的冷冻室无法对金枪鱼等对冷冻温度要求较低的食品或物品进行冷冻存储，对普通食品的保质期短，不能满足长时间冷冻保存食品的需求。

普通的家用冰箱一般采用蒸汽循环制冷机进行制冷，制冷系统包括压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，压缩机的制冷剂出口与冷凝器制冷剂入口相连，冷凝器制冷剂出口与节流装置入口相连，节流装置出口与蒸发器制冷剂入口相连，蒸发器制冷剂出口与压缩机制冷剂入口相连，形成制冷循环；蒸发器根据冰箱内部的存储室分为冷冻蒸发器、冷藏蒸发器等多个蒸发器，为了保证各存储室正常工作，其制冷温度很难低于-24℃。

回热制冷机如斯特林或脉管制冷机则可将温度降至-200℃。但是，对于蒸汽循环而言，蒸发器可用放入冰箱的任何想要冷却的地方。回热制冷机则不同，回热制冷机一般包括压缩机，散热器，回热器，冷量换热器等，这些组件需要紧凑地布置在一起，这造成了在冰箱里的布置困难，难以安装，这也是回热制冷机虽然性能很好，但难于应用于冰箱的一个难点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种回热制冷机及采用易安装的回热制冷机的冰箱。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种回热式制冷机，该回热式制冷机(2)的非低温部分用绝热材料(24)包覆住。

所述的回热式制冷机(2)包括压缩机，散热器，回热器，冷量换热器，其中压缩机，散热器，回热器为非低温部分，冷量换热器处于低温部分，所述的散热器连接热管、泵或蒸汽循环制冷机，由热管、泵或蒸汽循环制冷机带走散热器的热量。

所述的散热器外侧设有散热通道(211a)，散热器通过散热通道(211a)连接热管、泵或蒸汽循环制冷机。

将非低温部分用绝热材料包裹起来，这样回热式制冷机可以当作一个换热器，安装在冰箱或需要其他制冷的的任一部位。绝热材料可以为常规的市售绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉等，随着制冷温度的降低，普通绝热材料(保温材料)绝热效果变差，可以改用真空绝热，或其他更好的绝热材料或绝热方法。本发明的回热式制冷机的散热则由蒸汽制冷机或热管或泵带到其他地方散热。常规的回热式制冷机的散热器与冷量换热器紧凑地布置在回热器的两端，很难像本发明一样比较容易地安装在冰箱或其他需要制冷的任一部分。

其中，第一种散热方式：所述的回热式制冷机(2)由蒸汽循环制冷机(4)进行散热；

进一步地，所述的蒸汽循环制冷机(4)包括压缩机(411)、冷凝器、第一节流阀(431)和蒸发器(441)，其中冷凝器包括第一冷凝器(421)和第二冷凝器(422)，所述的第一冷凝器(421)和第二冷凝器(422)分别连接在散热器(211)外侧的散热通道(211a)上。

进一步地，所述的第一冷凝器(421)和第二冷凝器(422)为同一冷凝器，经冷凝器冷凝后的流体进入散热通道(211a)，冷却散热器(211)后返回冷凝器，冷凝后再进入第一节流阀(431)。

进一步地，所述的第一冷凝器(421)后设有直接连接至第一节流阀(431)的旁路管道(414)，该旁路管道(414)上设有调节阀(415)。

进一步地，所述的散热器(211)外侧还设有辅助散热通道(211b)，辅助散热通道(211b)一端连接第二冷凝器(422)，另一端连接第三冷凝器(423)，第三冷凝器(423)连接第一节流阀(431)；

进一步地，所述的辅助散热通道(211b)与第二冷凝器(422)之间上还可以设置直接连接至第一节流阀(431)的第二旁路管道(416)。

进一步地，所述的第一节流阀(431)和蒸发器(441)旁并联有第二节流阀(432)和第二蒸发器(442)。

第二种散热方式：所述的回热式制冷机(2)由泵(511)进行散热，泵(511)将冷却液泵入散热通道(211a)，后经空冷器(512)散热大气，然后返回泵(511)中。

第三种散热方式：所述的回热式制冷机(2)由重力热管(711)进行散热，重力热管(711)分别连接散热通道(211a)和空气冷凝器(712)，冷凝液通过重力热管(711)流入散热通道(211a)，使回热式制冷机(2)散热，然后进入空气冷凝器(712)冷凝，再返回散热通道(211a)。

第四种散热方式：所述的回热式制冷机(2)由热管(611)散热，所述的热管(611)连接在散热通道(211a)上，热管(611)上设有散热翅片(612)。

本发明还包括一种冰箱，该冰箱采用了上述任一所述回热式制冷机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明克服了常规回热式制冷机难以布置的难点，将回热式制冷机的非低温部分采用绝热材料包裹起来，使其可像分体空调一样可以放到需要的地方(回热式制冷机外面看起来就像分体空调的室内机)，方便安装，在散热器部分涉及外接的散热通道，将该散热通道外接蒸汽制冷机或热管或泵等，利用蒸汽循环制冷机或泵或热管等对散热器进行散热，一方面提高了散热效果，另一方面使散热部分与回热式制冷机的距离拉远，从而变得容易布置。

2.本发明采用改进后的回热式制冷机作为冰箱的制冷机，使冰箱的制冷温度可从冷藏，冷冻到深度冷冻，从而在宽广的范围内获得制冷温度。

附图说明

图1为实施例1中回热式制冷冰箱的结构示意图；

图2为回热式制冷机结构示意图；

图3为回热式制冷机与蒸汽循环制冷机联用的结构示意图；

图4为实施例2中回热式制冷机与蒸汽循环制冷机联用的结构示意图；

图5为实施例3中回热式制冷机与蒸汽循环制冷机联用的结构示意图；

图6为实施例4中回热式制冷机与蒸汽循环制冷机联用的结构示意图；

图7为实施例5中回热式制冷机与蒸汽循环制冷机联用的结构示意图；

图8为实施例6中回热式制冷机与泵联用的结构示意图；

图9为实施例7中回热式制冷机与重力热管联用的结构示意图；

图10为实施例8中回热式制冷机与热管联用的结构示意图；

图中标记：

1、密闭振子，111、平衡块，112、弹簧，113、支撑架，121、盒体，122、开口，123、盖子，124、安装部；

2、回热式制冷机，211、散热器，211a、散热通道，211b、辅助散热通道，212、回热器，213、冷量换热器，213a、换热通道，214、脉管，214a、脉管冷端均流器，214b、脉管热端均流器，221、驱动部，222、活塞，223、压缩腔，231、推移活塞，232、推移活塞气缸，233、推移活塞前腔；24、绝热材料

3、冰箱，31、冷藏室，32、冷冻室，33、低温室；

4、蒸汽循环制冷机，411、压缩机，412、高压管路，413、低压管路，414、旁路管道，415、调节阀，416、第二旁路管道，417、调节阀，421、第一冷凝器，422、第二冷凝器，423、第三冷凝器，431、第一节流阀，432、第二节流阀，441、第一蒸发器，442、第二蒸发器，451、控制阀，452、控制阀，453、控制阀，454、控制阀；

511、泵511，512、空冷器；

611、热管，612、散热翅片；

711、重力热管，712、空气冷凝器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种回热式制冷冰箱，包括冰箱3，回热式制冷机2，所述的回热式制冷机2的非低温部分都用绝热材料24包覆住，冷量换热器213的换热通道213a则暴露在外用于冷量输出。这样回热式制冷机可以置于冰箱3的低温室33内，非低温部分则基本不会对低温室33散热，而其冷量换热器213则从低温室33吸热，对其输出冷量。

绝热材料可以为常规的市售绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉等，随着制冷温度的降低，普通绝热材料(保温材料)绝热效果变差，可以改用真空绝热，或其他更好的绝热材料或绝热方法。

本实施例中采用的回热式制冷机2为脉管式制冷机，其结构如图2所示，包括平衡块组件1和制冷机，其中，平衡块组件1，包括盒体121以及位于盒体内的平衡块111，平衡块111通过弹簧112连接在支撑架113上，支撑架113固定在盒体121内部，平衡块111与弹簧112和支撑架113构成一个振动系统，装置在盒体121内，盒体121上设有开口122和安装部124，开口122处设有盖子123，通过开口122将盒体121内气体抽出，控制盒体内气压在0.8个大气压左右，然后通过盖子123封闭开口122，盒体内气压保持在设定值。平衡块组件1通过安装部124与制冷机2的压缩机固定在一起。制冷机包括冷头、压缩机和推移活塞组件，其中冷头由散热器211，回热器212，冷量换热器213，脉管214组成，脉管214两端有脉管冷端均流器214a和脉管热端均流器214b；压缩机由驱动部221与活塞222组成，活塞前的压缩腔223由于活塞222的往复运动而输出功用于制冷，推移活塞组件包括推移活塞231和推移活塞气缸232，驱动部221连接推移活塞231，推移活塞231与推移活塞气缸232形成推移活塞前腔233，与脉管214相通以控制其内的气流。驱动部221一般有直线电机和与活塞222相连的弹簧，压缩机被称为直线压缩机，推移活塞231的弹簧也在驱动部里。

回热式制冷机2的散热器211外侧设有散热通道211a，冷量换热器213外侧设有换热通道213a。

上述回热式制冷机2的低温部分为冷量换热器213所在部分，其余部分为非低温部分。

回热式制冷机2的散热可以由蒸汽制冷机或热管或泵带到其他地方散热。本实施例中采用蒸汽循环制冷机4带走回热式制冷机2的散热器211的热量。

如图3所示，蒸汽循环制冷机4包括压缩机411、高压管路412和其上连接的第一冷凝器421，第二冷凝器422，低压管路413和其上连接的第一节流阀431和第一蒸发器441。第一冷凝器421和第二冷凝器422与散热器211相连接，分别连接在散热器211外侧的散热通道211a上。

工作时，压缩机411把低压的气体压缩至高压，在第一冷凝器421冷凝成液体，流过外散热通道211a时被加热蒸发，之后在第二冷凝器422中再冷凝成液体，经第一节流阀431节流后成为低压低温的液体，在第一蒸发器441吸热蒸发输出冷量后回到压缩机411。

回热制冷机2的热通过外散热通道211a散给高压冷凝液，高压冷凝液蒸发成蒸汽，之后在第二冷凝器422内重新冷凝将热量散入大气。其冷量由冷量换热器外的换热通道213a输出。

在上述过程中，高压管路412的流体通过第一冷凝器421后可以不全是液体，流过外散热通道211a后也可不全是蒸汽，但流过第二冷凝器422时应该全是液体，否则是换热面积不足，需要加大换热面积。

一般冷凝器与蒸发器是管翅式换热器，即工质在管内流动，空气在翅片流过。空气流动一般由风扇驱动。

蒸汽循环制冷机4的第一冷凝器421和第二冷凝器422与散热器211相连的方式除了上述方法外，还可以有其他方法，只要把热带走就行。

本发明将蒸汽循环制冷机的冷凝器分为二部分，用第一部分冷凝器的冷凝液冷却回热式制冷机的散热器，从而将高度紧促的回热式制冷机的散热器的热带走，蒸发的冷凝液重新在冷凝器的另一部分冷凝，并不影响蒸汽循环制冷机的循环。由于蒸汽循环制冷机的工质流动是由压缩机驱动的，因此散热能力很大，从而轻而易举地解决了回热式制冷机散热难的问题。

进一步地，采用上述结构的回热制冷机的非低温部分用绝热材料24包起来，冷量换热器213外侧的换热通道213a则暴露在外用于吸热从而对外输出冷量，这样回热式制冷机看起来像一个换热器，可用放入冰箱的任意部位，以利于安装。而用于冷却的蒸汽循环的管子则像普通蒸汽循环制冷机的管子一样很方便地排布。辅助散热的蒸汽循环制冷机可以是冰箱现有制冷机的改造。

而原始的回热式制冷机必须把散热器置于冰箱外，冷量换热器置于低温室33内，回热器则跨越冰箱壁。而回热器的长度并不能与冰箱壁厚度匹配，低温室33外侧也并不会有恰好可以放置回热式制冷机的散热器和驱动部的足够空间。因此，本发明极大地改变了回热式制冷机由于其结构紧凑而不便安装的难题。

实施例2

回热制冷机与蒸汽循环制冷机联用的结构还可以如如图4所示，二个冷凝器可合并为一个，但流道分离，即第一冷凝器421和第二冷凝器422为同一个冷凝器，经冷凝器冷凝后的流体进入散热通道211a，冷却散热器211后返回冷凝器，冷凝后再进入第一节流阀431。

冷凝器也可看作是冷凝器的高压流体管路从冷凝器伸出后绕到外散热通道211a之后返回到冷凝器。其余同实施例1。

实施例3

回热制冷机与蒸汽循环制冷机联用的结构还可以如如图5所示，外散热通道211a的热负荷很小，可让部分冷凝液流过外散热通道211a，其他部分通过旁路管道414绕过外散热通道211a，旁路管道414上有调节阀415调节流量，这样做的好处是可减小流动阻力。其余同实施例1。

实施例4

回热制冷机与蒸汽循环制冷机联用的结构还可以如如图4所示，如图6所示，回热制冷机的热量太大，把全部的冷凝液蒸发掉还不能完全散热，则将回热制冷机的散热通道211a旁增加一个辅助散热通道211b，即散热器211外侧还一辅助散热通道211b，辅助散热通道211b一端连接第二冷凝器422，另一端连接第三冷凝器423，第三冷凝器423连接第一节流阀431；让再冷凝后的高压液体制冷工质返回到回热制冷机的辅助散热通道211b，然后经第三冷凝器423冷凝成液体，之后用于节流制冷。其余同实施例1。

这里辅助散热通道211b与散热通道211a并列为回热制冷机的外散热通道，互不相通。

如果回热式制冷机的发热量太大，则可设置多个助散热通道与多个冷凝器。实施例5

回热制冷机与蒸汽循环制冷机联用的结构还可以如图7所示，第二换热通道211b的热负荷不大，在辅助散热通道211b与第二冷凝器422之间上还可以设置直接连接至第一节流阀431的第二旁路管道416，让一部分冷凝液通过第二旁路管道416，从而使一部分冷凝液流过辅助散热通道211b，这样压降损失小些。第二旁路管道416上可以有调节阀417调节流量。

为了产生不同的制冷温度，可设第二蒸发器442，相应地，设第二节流阀432。当让蒸发器441工作时，打开控制阀451与控制阀452，关闭控制阀453与控制阀454。当让第二蒸发器442工作时，关闭控制阀451与控制阀452，打开控制阀453与控制阀454。这样，二个蒸发器可工作在不同的蒸发压力下，产生不同的制冷温度。

实施例6

如图8所示，所述的回热式制冷机2由泵511进行散热，工作时，泵511将冷却液泵入散热通道211a，后经空冷器512散热大气，然后返回泵511中。

实施例7

如图9所示，所述的回热式制冷机2由重力热管711进行散热，重力热管711分别连接散热通道211a和空气冷凝器712，工作时，冷凝液通过重力热管711流入散热通道211a，使回热式制冷机2散热，然后进入空气冷凝器712冷凝，再返回散热通道211a。

实施例8

如图10所示，所述的回热式制冷机2由热管611散热，所述的热管611连接在散热通道211a上，热管611上设有散热翅片612。工作时，热管611让蒸发的蒸汽经其散热翅片612散入大气，冷凝液再回流道外散热通道211a处，从而完成散热。

Claims (10)

1.一种回热式制冷机，其特征在于，该回热式制冷机(2)的非低温部分用绝热材料(24)包覆住。

2.根据权利要求1所述的一种回热式制冷机，其特征在于，所述的回热式制冷机(2)包括压缩机，散热器，回热器，冷量换热器，其中压缩机，散热器，回热器为非低温部分，所述的散热器连接热管、泵或蒸汽循环制冷机，由热管、泵或蒸汽循环制冷机带走散热器的热量。

3.根据权利要求2所述的一种回热式制冷机，其特征在于，所述的散热器外侧设有散热通道(211a)，散热器通过散热通道(211a)连接热管、泵或蒸汽循环制冷机。

4.根据权利要求3所述的一种回热式制冷机，其特征在于，所述的蒸汽循环制冷机(4)包括压缩机(411)、冷凝器、第一节流阀(431)和蒸发器(441)，其中冷凝器包括第一冷凝器(421)和第二冷凝器(422)，所述的第一冷凝器(421)和第二冷凝器(422)分别与散热器(211)外的散热通道(211a)连接。

5.根据权利要求4所述的一种回热式制冷冰箱，其特征在于，所述的第一冷凝器(421)和第二冷凝器(422)为同一冷凝器，经冷凝器冷凝后的流体进入散热通道(211a)，冷却散热器(211)后返回冷凝器，冷凝后再进入第一节流阀(431)。

6.根据权利要求4所述的一种回热式制冷冰箱，其特征在于，所述的第一冷凝器(421)后设有直接连接至第一节流阀(431)的旁路管道(414)，优选地，在旁路管道(414)上还设有调节阀(415)。

7.根据权利要求3所述的一种回热式制冷冰箱，其特征在于，所述的回热式制冷机(2)由泵(511)进行散热，泵(511)将冷却液泵入散热通道(211a)，后经空冷器(512)散热大气，然后返回泵(511)中。

8.根据权利要求3所述的一种回热式制冷冰箱，其特征在于，所述的回热式制冷机(2)由重力热管(711)进行散热，重力热管(711)分别连接散热通道(211a)和空气冷凝器(712)，冷凝液通过重力热管(711)流入散热通道(211a)，使回热式制冷机(2)散热，然后进入空气冷凝器(712)冷凝，再返回散热通道(211a)。

9.根据权利要求3所述的一种回热式制冷冰箱，其特征在于，所述的回热式制冷机(2)由热管(611)散热，所述的热管(611)连接在散热通道(211a)上，热管(611)上设有散热翅片(612)。

10.一种冰箱，包括箱体(3)和回热式制冷机(2)，其特征在于，该冰箱采用了权利要求1-9中任一所述回热式制冷机。

Images